用于检测颗粒的激光传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器技术领域，具体而言，涉及用于检测颗粒的激光传感器。
【背景技术】
[0002]所谓的激光传感器，就是利用激光技术进行测量的传感器。用于检测气流中颗粒的激光传感器主要采用激光散射原理。即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定位置以某一特定角度收集散射光，从而得到散射光强随悬浮颗粒物变化的脉冲。处理器采集相关脉冲数据后，通过傅立叶变换得到时域与频域间的关系，随后通过一系列复杂的算法计算出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物个数。
[0003]但是，现有的用于检测颗粒的激光传感器大多存在操作不方便，检测不准确的问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种用于检测颗粒的激光传感器，以改善上述问题。
[0005]本实用新型是这样实现的:
[0006]本用于检测颗粒的激光传感器包括检测箱和控制系统，所述检测箱内设置有长方体形的检测通孔，所述检测通孔包括进气口和出气口，所述检测通孔的内壁上设置有激光发射器，所述激光发射器连接有激光驱动器，所述检测通孔的顶部和底部均设置有光电二极管，两个光电二极管均连接有前置放大器，两个前置放大器均连接有AD转换器，所述AD转换器和激光驱动器分别与控制系统连接。
[0007]作为优选的，所述检测箱上对应进气口的部位设置有换气风扇，所述换气风扇与所述控制系统连接。
[0008]设置换气风扇的目的在于使得检测通孔内的空气流动处于一个相对平稳的状态，这样待检测空气中的悬浮颗粒物就能以一个稳定的速率穿过检测通孔内的检测区域，激光发射器发出的激光光束照射这些颗粒物产生的散射光也会相对稳定，相应地，检测颗粒得到的数据结果自然就更加准确可靠。
[0009]作为优选的，所述换气风扇包括连接于检测箱外壁上的安装架、转动连接于所述安装架的扇叶以及用于驱动扇叶的变速电机，所述变速电机与所述控制系统连接。
[0010]这样设置换气风扇的目的在于其结构简单，运行稳定，可以有效实现待检测空气的稳定流通。同时，变速电机的选用使得操作人员可以根据实际需要改变扇叶的转速，从而控制待检测空气在检测通孔内的流动速度，以提高颗粒检测的灵活性和便捷性。
[0011]作为优选的，所述检测箱的外壁上设置有冷却管道，所述冷却管道的内腔与所述检测通孔连通，所述换气风扇位于所述冷却管道内。
[0012]设置冷却管道的目的在于对进入检测通孔前的待检测空气进行冷却，使得其中的水分液化，从而排除待检测空气中的水分对激光光束的影响，有效保证散射光的接收，提高激光传感器检测的准确性。
[0013]作为优选的，所述检测通孔内还设置有凸透镜和准直镜，所述凸透镜和准直镜均位于所述激光发射器的激光发射路径上，所述凸透镜靠近所述激光发射器，所述准直镜远离所述激光发射器。
[0014]设置凸透镜和准直镜的目的在于提高激光光束的集中度和准直性，从而提高整个激光传感器的检测效果。
[0015]作为优选的，所述激光发射器上可拆卸连接有安装管，所述安装管的轴线与所述激光发射器的激光发射路径重合，所述凸透镜和准直镜均设置于所述安装管内。
[0016]设置安装管的目的在于方便凸透镜和准直镜的安装和设置，同时可以对凸透镜和准直镜进行保护，有效延长凸透镜和准直镜的使用寿命。
[0017]作为优选的，所述凸透镜的边缘套设有塑料环，所述塑料环的内壁上设置有外螺纹，所述安装管的内壁上设置有与所述外螺纹匹配的内螺纹。
[0018]这样设置凸透镜的目的在于其结构简单，装拆容易，便于凸透镜的更换和维护。
[0019]作为优选的，所述安装管的管壁上设置有多个锁紧螺孔，多个锁紧螺孔沿安装管的圆周方向均匀间隔设置，多个锁紧螺孔内均旋接有用于抵紧准直镜的锁紧螺栓。
[0020]这样设置准直镜的目的在于结构简单，装拆容易，便于准直镜的更换和维护。
[0021]作为优选的，所述检测通孔远离激光发射器的内壁上设置有光陷阱，所述光陷阱位于所述激光发射器的激光发射路径上。
[0022]设置光陷阱的目的在于吸收激光光束，防止其干扰散射光，保证传感器检测的稳定性。
[0023]作为优选的，所述控制系统连接有触摸屏，所述触摸屏设置于检测箱的外部。
[0024]设置触摸屏的目的在于方便用户对整个激光传感器进行控制，提高本激光传感器的自动化程度和操作便捷性。
[0025]本实用新型的有益效果是:
[0026]本激光传感器采用两个光电二极管检测颗粒散射光的结构，可以准确有效地检测出颗粒的粒径和数量，弥补了现有技术的缺陷。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为本实用新型实施例提供的用于检测颗粒的激光传感器的结构示意图；
[0029]图2为本实用新型实施例提供的激光发射器的结构示意图；
[0030]图3为本实用新型实施例提供的换气风扇的安装示意图。
[0031]附图标记汇总:
[0032]检测箱100；检测通孔200;激光发射器300;
[0033]安装管310;凸透镜320;准直镜330;
[0034]光电二极管400 ；光陷阱500 ；控制系统600 ；
[0035]触摸屏700;换气风扇800;冷却管道900。
【具体实施方式】
[0036]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0037]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0038]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0039]参照图1-3，本用于检测颗粒的激光传感器包括检测箱100和控制系统600，所述检测箱100内设置有长方体形的检测通孔200，所述检测通孔200包括进气口和出气口，所述检测通孔200的内壁上设置有激光发射器300，所述激光发射器300连接有激光驱动器，所述检测通孔200的顶部和底部均设置有光电二极管400，两个光电二极管400均连接有前置放大器，两个前置放大器均连接有AD转换器，所述AD转换器和激光驱动器分别与控制系统600连接。
[0040]其中，所述检测箱100整体呈长方体形，以便加工和运输;所述控制系统600为现有技术，包括微处理器、控制电路以及存储器等;所述检测通孔200的中心轴线平行于水平面，所述进气口和出气口分别位于所述检测通孔200的两端;所述激光发射器300和激光驱动器均为现有技术，所述激光发射器300可以在激光驱动器的驱动下发射激光;所述检测通孔200的内壁上设置有与所述激光发射器300匹配的安装槽，以便激光发射器300的安装；
[0041 ] 所述光电二极管400和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性，在电路中通过它可以把光信号转换成电信号;所述前置放大器和所述AD转换器均为现有技术，所述前置放大器可以放大电压脉冲信号，所述AD转换器可以将模拟信号转换为数字信号。
[0042]本用于检测颗粒的激光传感器的工作原理和过程是这样的:首先将待检测的空气通入检测通孔200内，然后启动激光发射器300，激光发射器300发出激光光束，激光光束照射在空气中的颗粒物上发生散射从而产生散射光，之后两个光电二极管400吸收上述散射光并将光信号转换为电信号，之后前置放大器会将电信号放大，AD转换器会将放大的模拟信号转换为数字信号，数字信号被传送到控制系统600中进行分析和计算，最终得到检测结果，即待测空气中悬浮颗粒物的尺寸和数量。
[0043]在上述过程中，由于设置有两个光电二极管400，因此可以得到两组数据，控制系统600可以将两组数据得到的结果进行对比，从而选取最优值，有效提高整个激光传感器检测的准确性。
[0044]本实施例中，所述检测箱100上对应进气口的部位设置有换气风扇800，所述换气风扇800与所述控制系统600连接。
[0045]设置换气风扇800的目的在于使得检测通孔200内的空气流动处于一个相对平稳的状态，这样待检测空气中的悬浮颗粒物就能以一个稳定的速率穿过检测通孔200内的检测区域，激光发射器300发出的激光光束照射这些颗粒物产生的散射光也会相对稳定，相应地，检测颗粒得到的数据结果自然就更加准确可靠。
[0046]本实施例中，所述换气风扇800包括连接于检测箱100外壁上的安装架、转动连接于所述安装架的扇叶以及用于驱动扇叶的变速电机，所述变速电机与所述控制系统600连接。
[0047]其中，所述安装架整体呈人字形，包括三个支撑条，桑格支撑条的一端相互连接，另一端分别通过螺栓可拆卸连接于检测箱100的外壁上;所述安装架的中心位置处设置有转轴，所述扇叶固定连接于所述转轴上;所述变速电机的本体通过螺丝固定与安装架上，所述变速电机的输出轴与所述转轴联动。
[0048]这样设置换气风扇800的目的在于其结构简单，运行稳定，可以有效实现待检测空气的稳定流通。同时，变速电机的选用使得操作人员可以根据实际需要改变扇叶的转速，从而控制待检测空气在检测通孔200内的流动速度，以提高颗粒检测的灵活性和便捷性。
[0049]本实施例中，所述检测箱100的外壁上设置有冷却管道900，所述冷却管道900的内腔与所述检测通孔200连通，所述换气风扇800位于所述冷却管道900内。
[°°50]其中，所述冷却管道900包括管道本体和用于降低管道本体温度的低温装置，所述管道本体包括进气端和初期端，所述初期端对应进气口。
[0051 ]设置冷却管道900的目的在于对进入检测通孔200前的待检测空气进行冷却，使得其中的水分液化，从而排除待检测空气中的水分对激光光束的影响，有效保证散射光的接收，提高激光传感器检测的准确性。
[0052]本实施例中，所述检测通孔200内还设置有凸透镜320和准直镜330，所述凸透镜320和准直镜330均位于所述激光发射器300的激光发射路径上，所述凸透镜320靠近所述激光发射器300，所述准直镜330远离所述激光发射器300。
[0053]其中，所述凸透镜320是一种常见的透镜，中间厚、边缘薄，至少有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面，具有聚拢集中平行光线的作用;所述准直镜330主要用于C02激光和红外光学系统中，以维持激光谐振腔和聚焦光学元件之间的光束的准直性。
[0054]设置凸透镜320和准直镜330的目的在于提高激光光束的集中度和准直性，从而提高整个激光传感器的检测效果。
[0055]本实施例中，所述激光发射器300上可拆卸连接有安装管310，所述安装管310的轴线与所述激光发射器300的激光发射路径重合，所述凸透镜320和准直镜330均设置于所述安装管310内。
[0056]其中，所述激光发射器300上设置有安装螺孔，所述安装管310上设置有安装通孔，所述安装通孔内设置有与所述安装螺孔匹配的安装螺栓;所述安装管310为高强度塑料材质，通过注塑一体成型;所述凸透镜320和准直镜330可拆卸连接于安装管310内。
[0057]设置安装管310的目的在于方便凸透镜320和准直镜330的安装和设置，同时可以对凸透镜320和准直镜330进行保护，有效延长凸透镜320和准直镜330的使用寿命。
[0058]本实施例中，所述凸透镜320的边缘套设有塑料环，所述塑料环的内壁上设置有外螺纹，所述安装管310的内壁上设置有与所述外螺纹匹配的内螺纹。
[0059]其中，所述凸透镜320的边缘与塑料环的内壁之间通过粘连剂粘接;所述内螺纹位于所述安装管310的内壁远离激光发射器300的部位。
[0060]这样设置凸透镜320的目的在于其结构简单，装拆容易，便于凸透镜320的更换和维护。
[0061]本实施例中，所述安装管310的管壁上设置有多个锁紧螺孔，多个锁紧螺孔沿安装管310的圆周方向均匀间隔设置，多个锁紧螺孔内均旋接有用于抵紧准直镜330的锁紧螺栓。
[0062]其中，所述锁紧螺孔设置有三个，相应地，锁紧螺栓也设置有三个，这种数量的锁紧螺孔和锁紧螺栓加工方便且可以实现准直镜330的稳定安装;所述锁紧螺栓选用蝶形螺丝，以便用户手动旋拧。
[0063]这样设置准直镜330的目的在于结构简单，装拆容易，便于准直镜330的更换和维护。
[0064]本实施例中，所述检测通孔200远离激光发射器300的内壁上设置有光陷阱500，所述光陷阱500位于所述激光发射器300的激光发射路径上。
[0065]其中，所述光陷阱500为现有技术，可以用于吸收激光光束;所述光陷阱500通过螺栓安装于检测通孔200的内壁上。
[0066]设置光陷阱500的目的在于吸收激光光束，防止其干扰散射光，保证传感器检测的稳定性。
[0067]本实施例中，所述控制系统600连接有触摸屏700，所述触摸屏700设置于检测箱100的外部。
[0068]其中，所述触摸屏700又称为〃触控屏〃、〃触控面板〃，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏700作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
[0069]设置触摸屏700的目的在于方便用户对整个激光传感器进行控制，提高本激光传感器的自动化程度和操作便捷性。
[0070]本激光传感器采用两个光电二极管400检测颗粒散射光的结构，可以准确有效地检测出颗粒的粒径和数量，弥补了现有技术的缺陷。
[0071]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，包括检测箱和控制系统，所述检测箱内设置有长方体形的检测通孔，所述检测通孔包括进气口和出气口，所述检测通孔的内壁上设置有激光发射器，所述激光发射器连接有激光驱动器，所述检测通孔的顶部和底部均设置有光电二极管，两个光电二极管均连接有前置放大器，两个前置放大器均连接有AD转换器，所述AD转换器和激光驱动器分别与控制系统连接。2.根据权利要求1所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述检测箱上对应进气口的部位设置有换气风扇，所述换气风扇与所述控制系统连接。3.根据权利要求2所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述换气风扇包括连接于检测箱外壁上的安装架、转动连接于所述安装架的扇叶以及用于驱动扇叶的变速电机，所述变速电机与所述控制系统连接。4.根据权利要求2所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述检测箱的外壁上设置有冷却管道，所述冷却管道的内腔与所述检测通孔连通，所述换气风扇位于所述冷却管道内。5.根据权利要求1所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述检测通孔内还设置有凸透镜和准直镜，所述凸透镜和准直镜均位于所述激光发射器的激光发射路径上，所述凸透镜靠近所述激光发射器，所述准直镜远离所述激光发射器。6.根据权利要求5所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述激光发射器上可拆卸连接有安装管，所述安装管的轴线与所述激光发射器的激光发射路径重合，所述凸透镜和准直镜均设置于所述安装管内。7.根据权利要求6所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述凸透镜的边缘套设有塑料环，所述塑料环的内壁上设置有外螺纹，所述安装管的内壁上设置有与所述外螺纹匹配的内螺纹。8.根据权利要求6所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述安装管的管壁上设置有多个锁紧螺孔，多个锁紧螺孔沿安装管的圆周方向均匀间隔设置，多个锁紧螺孔内均旋接有用于抵紧准直镜的锁紧螺栓。9.根据权利要求1所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述检测通孔远离激光发射器的内壁上设置有光陷阱，所述光陷阱位于所述激光发射器的激光发射路径上。10.根据权利要求1所述的用于检测颗粒的激光传感器，其特征在于，所述控制系统连接有触摸屏，所述触摸屏设置于检测箱的外部。
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于检测颗粒的激光传感器，属于传感器技术领域，包括检测箱和控制系统，所述检测箱内设置有长方体形的检测通孔，所述检测通孔包括进气口和出气口，所述检测通孔的内壁上设置有激光发射器，所述激光发射器连接有激光驱动器，所述检测通孔的顶部和底部均设置有光电二极管，两个光电二极管均连接有前置放大器，两个前置放大器均连接有AD转换器，所述AD转换器和激光驱动器分别与控制系统连接。本激光传感器采用两个光电二极管检测颗粒散射光的结构，可以准确有效地检测出颗粒的粒径和数量，弥补了现有技术的缺陷。
【IPC分类】G01N15/06, G01N15/02
【公开号】CN205384203
【申请号】CN201520784166
【发明人】李中胜
【申请人】李中胜
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2015年10月10日